[發(fā)明專利]一種適用于柔性蒙皮形狀重構(gòu)的方法

在審

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• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112729142A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝連慶;劉炳峰;董明利;孫廣開;何彥霖;李紅;莊煒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/02
• 代理公司: 北京律恒立業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 龐立巖;顧珊

本發(fā)明提供一種適用于柔性蒙皮形狀重構(gòu)的方法，該方法利用傳感點提供的幾何信息建立數(shù)學模型，應(yīng)用微分學思想，借助運動坐標系的概念解算出不同傳感點的位置坐標，并采用線性插值的方法對不同傳感點之間進行位置插值，實現(xiàn)柔性蒙皮結(jié)構(gòu)的重建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖器件領(lǐng)域，特別涉及一種適用于柔性蒙皮形狀重構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天科技的發(fā)展，對先進飛行器的應(yīng)用需求也越來越高。自適應(yīng)，高機動性能，隱身性能以及優(yōu)良的飛行效率的飛行器是目前世界發(fā)達國家不斷研究探索的方向。變形機翼技術(shù)由于其連續(xù)性，大尺度，多維度的變形得到了廣泛的關(guān)注。變形機翼的柔性蒙皮的形狀將直接影響飛行器的氣動特性。因此，實時有效的柔性蒙皮監(jiān)測技術(shù)能夠保證變形機翼的變體形狀和位置精度，從而提高飛行器高空飛行狀態(tài)下的機動性，穩(wěn)定性和安全性。

柔性蒙皮即為柔性表層結(jié)構(gòu)。由于光纖具有體積小，重量輕，響應(yīng)速度快和靈敏度高等優(yōu)點，可將光纖光柵傳感器植入變形機翼的柔性蒙皮中，實現(xiàn)多點多路分布式測量系統(tǒng)，快速感知柔性蒙皮變形產(chǎn)生的應(yīng)變和位移等物理量信息，從而實現(xiàn)對高速飛行器變形機翼的實時監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種適用于柔性蒙皮形狀重構(gòu)的方法，將光纖光柵傳感器植入變形機翼的柔性蒙皮中，實現(xiàn)多點多路分布式測量系統(tǒng)，快速感知柔性蒙皮變形產(chǎn)生的應(yīng)變和位移等物理量信息，從而實現(xiàn)對高速飛行器變形機翼的實時監(jiān)測，增加裝置的適用性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于柔性蒙皮形狀重構(gòu)的方法，所述方法包括以下步驟：步驟a、將光纖光柵傳感器通過彈性密封劑封裝在蒙皮表面，使得各個傳感點之間的距離相等；步驟b、耦合器接口分別連接所述光纖光柵傳感器、寬帶光源和光譜儀；所述耦合器另一接口連接解調(diào)儀，所述解調(diào)儀另一端連接上位機重構(gòu)軟件；步驟c、所述蒙皮表面發(fā)生彎曲，所述光纖光柵傳感器中心波長發(fā)生漂移，通過所述解調(diào)儀計算出所述光纖光柵傳感器特定曲率下的中心波長漂移量；步驟d、所述解調(diào)儀一組中心波長漂移量數(shù)據(jù)輸入到所述上位機重構(gòu)軟件，所述上位機重構(gòu)軟件生成截面重構(gòu)曲線；步驟e、通過運動坐標系原理，旋轉(zhuǎn)矩陣建立各個坐標系的聯(lián)系。最終得到所有所述傳感點的絕對坐標位置信息，并通過插值的方法擬合出整個曲面變化的模型，實現(xiàn)變形機翼柔性智能蒙皮的重構(gòu)和可視化。

優(yōu)選的，所述傳感點記為O₁、O₂和O₃，且O₁O₂＝O₂O₃＝L，在坐標系X₁-Z₁中，O₁(0,0)，根據(jù)幾何關(guān)系可以得出O₂在坐標系X₁-Z₁中為(1/K，sinθ₁/K)，并記作(x₁,z₁)，其中，K表示曲率，θ₁表示直角坐標系X₂-Z₂旋轉(zhuǎn)到X₁-Z₁的旋轉(zhuǎn)角；O₃在直角坐標系X₁-Z₁中的坐標(x₂,z₂)可如下所示：

其中，(x₂’,z₂’)表示O₃在直角坐標系X₂-Z₂中的坐標。

優(yōu)選的，所述彈性密封劑為GD414，所述彈性密封劑厚度≤1mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：